本發(fā)明屬于第五代移動通信技術領域，特別涉及一種基于非正交多址技術的優(yōu)化波束賦形的方法。
背景技術：
非正交多址技術在第五代移動通信網(wǎng)絡中是一個研究熱點。由于其具有較高的頻譜效率和較多的設備連接數(shù)，目前已經(jīng)得到了廣泛的關注。
非正交多址技術的主要思想是利用功率域：在發(fā)送端，不同用戶的信息疊加在同一資源上并分配不同的功率等級；在接收端，不同用戶的信息通過串行干擾消除來分離。
NOMA(非正交多址接入)可以利用功率域提高頻譜效率，而MIMO(多輸入多輸出系統(tǒng))技術可以提升空間自由度，因此可將MIMO應用于非正交多址系統(tǒng)，從而提高系統(tǒng)整體性能，那么如何設計MIMO-NOMA系統(tǒng)就是亟待解決的問題。
目前主要有兩種方法設計MIMO-NOMA系統(tǒng)：1.利用MU-MIMO形成多個空間上的波束，然后在每個波束內(nèi)利用NOMA服務多個用戶。2.利用NOMA在功率域形成多個不同的功率等級，然后在每個功率等級上利用SU-MIMO或者MU-MIMO服務多個用戶。
針對第一種MIMO-NOMA方案，一些文獻采用迫零波束賦形來最大限度地減小波束間干擾，提升系統(tǒng)的吞吐量。然而，該迫零波束賦形方法并不能保證系統(tǒng)的吞吐量是最優(yōu)的。還有一些文獻雖然利用最優(yōu)化方法來獲取最優(yōu)的波束賦形向量，但并未考慮成功串行干擾消除的條件以及邊緣用戶最低QoS(Quality of Service，服務質量)需求約束，不符合非正交多址系統(tǒng)一般的通信要求。
技術實現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術存在的問題做出改進，即本發(fā)明公開了一種基于非正交多址技術的優(yōu)化波束賦形的方法。
技術方案：一種基于非正交多址技術的優(yōu)化波束賦形的方法，包括以下步驟：
(1)、基站向多個用戶發(fā)送疊加信號；
(2)、用戶收到基站發(fā)送的疊加信號，通過計算疊加信號的信號與噪聲的比例得到各自的信噪比，并將各自的信噪比反饋給基站；
(3)、基站通過用戶的信噪比判定用戶屬性，確認用戶是中心用戶還是邊緣用戶；
(4)、基站通過非正交多址技術進行固定功率分配，中心用戶分配總發(fā)射功率20％，邊緣用戶分配總功率的80％；
(5)、基站以最大化系統(tǒng)吞吐量為目標，同時考慮成功串行干擾消除的條件及邊緣用戶最低QoS需求的約束，得到最優(yōu)的波束賦形向量如下：
s.t.||wi||≤Pt, (b)
其中：
公式(a)中：
Rsum(wi)表示最大化小區(qū)用戶的速率和；
wi是需要優(yōu)化的波束賦形向量；
公式(b)為最大發(fā)射功率限制條件，其中
Pt是系統(tǒng)最大發(fā)射功率；
||wi||表示需要優(yōu)化的波束賦形向量的模；
公式(c)和公式(d)分別表示成功串行干擾消除的條件和邊緣用戶最低QoS保障，其中：
表示第i個波束內(nèi)中心用戶檢測邊緣用戶的吞吐量；
Ri,2表示第i個波束內(nèi)邊緣用戶的吞吐量；
是邊緣用戶的最低QoS需求；
公式(e)表示中心用戶和邊緣用戶的信道條件，其中：
hi,1表示第i個波束中基站到中心用戶的信道；
hi,2表示第i個波束中基站到邊緣用戶的信道；
(6)、每個波束內(nèi)中心用戶通過串行干擾消除解調(diào)信息，邊緣用戶將中心用戶視為干擾直接解調(diào)信息。
進一步地，步驟(3)包括以下步驟：
(31)、基站得到用戶的信噪比；
(32)、基站將用戶信噪比按照從大到小進行排序；
(33)、基站確定用戶類型：信噪比排序前半部分的用戶為中心用戶，信噪比排序在后半部分的用戶為邊緣用戶。
有益效果：本發(fā)明公開的一種基于非正交多址技術的優(yōu)化波束賦形的方法具有以下有益效果：
1、可以提升系統(tǒng)的頻譜效率及支持更多設備的連接數(shù)；
2、通過優(yōu)化的波束賦形向量來減小波束間干擾；
3、保證非正交多址系統(tǒng)正常地進行串行干擾消除；
4、保證系統(tǒng)邊緣用戶最低QoS需求，從而提高系統(tǒng)的公平性。
附圖說明
圖1為本發(fā)明公開的一種基于非正交多址技術的優(yōu)化波束賦形的方法的流程圖。
具體實施方式：
下面對本發(fā)明的具體實施方式詳細說明。
如圖1所示，一種基于非正交多址技術的優(yōu)化波束賦形的方法，包括以下步驟：
(1)、基站向多個用戶發(fā)送疊加信號；
(2)、用戶收到基站發(fā)送的疊加信號，通過計算疊加信號的信號與噪聲的比例得到各自的信噪比，并將各自的信噪比反饋給基站；
(3)、基站通過用戶的信噪比判定用戶屬性，確認用戶是中心用戶還是邊緣用戶；
(4)、基站通過非正交多址技術進行固定功率分配，中心用戶分配總發(fā)射功率20％，邊緣用戶分配總功率的80％；
(5)、基站以最大化系統(tǒng)吞吐量為目標，同時考慮成功串行干擾消除的條件及邊緣用戶最低QoS需求的約束，得到最優(yōu)的波束賦形向量如下：
s.t.||wi||≤Pt, (b)
其中：
公式(a)中：
Rsum(wi)表示最大化小區(qū)用戶的速率和；
wi是需要優(yōu)化的波束賦形向量；
公式(b)為最大發(fā)射功率限制條件，其中
Pt是系統(tǒng)最大發(fā)射功率；
||wi||表示需要優(yōu)化的波束賦形向量的模；
公式(c)和公式(d)分別表示成功串行干擾消除的條件和邊緣用戶最低QoS保障，其中：
表示第i個波束內(nèi)中心用戶檢測邊緣用戶的吞吐量；
Ri,2表示第i個波束內(nèi)邊緣用戶的吞吐量；
是邊緣用戶的最低QoS需求；
公式(e)表示中心用戶和邊緣用戶的信道條件，其中：
hi,1表示第i個波束中基站到中心用戶的信道；
hi,2表示第i個波束中基站到邊緣用戶的信道；
(6)、每個波束內(nèi)中心用戶通過串行干擾消除解調(diào)信息，邊緣用戶將中心用戶視為干擾直接解調(diào)信息。
進一步地，步驟(3)包括以下步驟：
(31)、基站得到用戶的信噪比；
(32)、基站將用戶信噪比按照從大到小進行排序；
(33)、基站確定用戶類型：信噪比排序前半部分的用戶為中心用戶，信噪比排序在后半部分的用戶為邊緣用戶。
上面對本發(fā)明的實施方式做了詳細說明。但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在所屬技術領域普通技術人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。